Faktiskt.se delningsfilterskola?!

Hur funkar tekniken bakom bra hifi?

Moderator: Redaktörer

Användarvisningsbild
phon
Mr. Magneto
 
Inlägg: 13030
Blev medlem: 2004-11-12
Ort: þiudangardi

Inläggav phon » 2012-11-02 18:41

Jag gjorde ett nytt filter till en OA-högtalare idag. Häromdagen tänkte jag igenom dimensioneringen och idag utförde jag det hela praktiskt. Inte en siffra är räknad på det filtret, inte småskolematte ens. Det är nog ytterst sällan jag räknar på något filter.

Jag kommer ihåg att jag räknade på filter på 70-talet, och det fungerade rätt bra det också. Numera slickar jag på fingret och håller upp det i luften för att känna vartåt det blåser. Sedan tittar jag i skrotlådan vilka komponenter jag har ... och så blir det ett helt perfekt filter efter en stund. :)

Ibland en ganska lång stund förvisso, det kan ta sina dagar och veckor. Det ligger liksom och mognar nånstans i bakhuvudet, men så helt plötsligt poppar det upp en lösning som jag kan prova. Det är ju inte bara filtren som ligger och ruvar där i bakhuvudet, det är element och bafflar, lådor och avstämningar, allt verkar hänga ihop på nåt mystiskt sätt. 8O

Tur att jag slipper räkna på sånt, då skulle jag inte hinna bygga några högtalare ... :D
ⓘ De gustibus non est disputandum.

Användarvisningsbild
phon
Mr. Magneto
 
Inlägg: 13030
Blev medlem: 2004-11-12
Ort: þiudangardi

Inläggav phon » 2012-11-02 18:47

petersteindl skrev:@ fån: 8O Men jag ser ju inga nablaoperatorer :o å vars är alla tensorer? :? Hur skall man då få lekmän att förstå de trivialt enkla sambanden?
Mvh
Peter
Jag tror att dom bara kör i två dimensioner, dom där sabla operatorerna är alldeles för kraftfulla. :)
Sensorerna är nog därinne nånstans bland dom covarianta elementen.



... 8O ... tensorer var det visst ...känsliga grejor, jag blir lite spänd av att tänka på dom ... 8O
ⓘ De gustibus non est disputandum.

Användarvisningsbild
PappaBas
Välrakad
 
Inlägg: 2515
Blev medlem: 2011-07-25
Ort: Malmö

Inläggav PappaBas » 2012-11-02 19:14

Almen skrev:Men vad bra, Peter S och Svante borta.

Hade man inte kunnat ha lite mer tillåtande atmosfär, i enlighet med TS första inlägg [min fetning]:
kraniet skrev:en tråd med samlad kunskap om delningsfilter

Men det skall tydligen godkännas av faktiskts anti-intellektualism-maffia först. Ingen får skriva något som jag inte förstår omedelbart! Skitnödig elitism!

Skulle det inte kunna finnas plats för både teoretiska och praktiska resonemang?


Det är du som står för de oflexibla inläggen. Ingen annan.

För att förklara ytterligare så Almen inte får vatten på sitt kuvert.
Jag kan räkna på Laplace-transformer, förstår filterteori hyffsat ok, har klarat tentan i linjära system, elektronik och lite annat (om än för väldigt länge sedan). Så? kan vi släppa din fåniga attityd nu Almen?

Jag försökte bara förklara att jag trots teorin tycker det är väldigt svårt att hitta handfast koppling till hur man gör i praktiken? Till hantverket? I fallet med filter för högtalarkonstruktioner.
För få den kunskapen kan man ha olika utgångspunkter som jag ser det. Vissa kommer från teorin som jag, andra från praktiken.
För att förstå tror jag man måste ha en iterativ process där man arbetar med teori och praktik om vartannat.

Detta är en didaktisk utmaning :)

Jag tänker mig att det vore belysande att kanske analysera lite filtertopologier och enkelt härleda dem så man förstår?
Enkelt Bode-diagram slår rätt långt.
Dvs jag tror en översikt enligt frågeställningen:
Hur tar man hand om de vanligaste problemen filtermässigt i ett delningsfilter?
Resonanser.
Fassamspel.
Tonkurvemanipulation.

Relatera det till de olika standardtyperna av filter.
Parallel/seriell-notch. Shelving etc etc.

Då vävs de teoretiska aspekterna in automatiskt.
Hur får man en överföringsfunktion att se ut som man vill?
Hur realiserar man den i kretsar?
Hur gör man för att räta ut fasen?
Hur påverkar placering av polpar/nollställen etc.

Jag har desperat försökt att få tag på Svantes ELAK-kompendium och D'Appolitos "Measuring Loudspeakers" men de går inte att uppbringa :/

Användarvisningsbild
paa
Sökaren
 
Inlägg: 36060
Blev medlem: 2005-01-10

Inläggav paa » 2012-11-02 19:19

phon skrev:Jag gjorde ett nytt filter till en OA-högtalare idag. Häromdagen tänkte jag igenom dimensioneringen och idag utförde jag det hela praktiskt. Inte en siffra är räknad på det filtret, inte småskolematte ens. Det är nog ytterst sällan jag räknar på något filter.

Jag kommer ihåg att jag räknade på filter på 70-talet, och det fungerade rätt bra det också. Numera slickar jag på fingret och håller upp det i luften för att känna vartåt det blåser. Sedan tittar jag i skrotlådan vilka komponenter jag har ... och så blir det ett helt perfekt filter efter en stund. :)

Ibland en ganska lång stund förvisso, det kan ta sina dagar och veckor. Det ligger liksom och mognar nånstans i bakhuvudet, men så helt plötsligt poppar det upp en lösning som jag kan prova. Det är ju inte bara filtren som ligger och ruvar där i bakhuvudet, det är element och bafflar, lådor och avstämningar, allt verkar hänga ihop på nåt mystiskt sätt. 8O

Tur att jag slipper räkna på sånt, då skulle jag inte hinna bygga några högtalare ... :D


Men att mäta har du väl inte rationaliserat bort än?
Medlem på forumet för hifi; Faktiskt.se, numera Faktiskt.io sedan jan 10, 2005
Numera pensionär.
Vi har sålt Sonic Design till Winn Scandinavia, vilka driver bl.a Ljudfokus och BRL.

Användarvisningsbild
Svante
Audiot!
 
Inlägg: 37552
Blev medlem: 2004-03-03
Ort: oakustisk

Inläggav Svante » 2012-11-02 19:49

carpelux skrev:
Svante skrev:
Då kan vi först käbbla om vilken som ska vara vilken... :lol:

(Grundkursen är rimligen den med ellära, jw-metoden och laplacetransformen, den avancerade är hur man applicerar grundkursen på verkligheten. Eller ;) )


Ja så kan man ju välja att se på saken.

Själv tror jag att den avancerade matten effektivt utesluter en stor del av de intresserade. Lika effektivt som om inläggen varit skrivna på ryska. De flesta kan givetvis lära sig hantera både den avancerade matten eller ryska men tröskeln för det är så hög att man helt enkelt avstår.


Ja, jag förstår att det är det som händer, och vad jag försöker att säga är att det är MINDRE jobb att lära sig den där matten än att sitta i timtal och nästanförstå hur filtren kanske funkar med sinusar som spelar halvt i fas osv.

Jag ska berätta en anekdot om hur det gick till när jag lärde mig jw-metoden. Det var när jag gick i gymnasiet, jag satt ofta på kvällarna och funderade på hur filter fungerade och hade just kommit till insikt om hur ett första ordningen filter fungerade. Med hjälp av vektorer som representerade fasförskjutna sinusar hade jag äntligen förstått hur det kunde bli 0,7 volt både över kondingen och motståndet, trots att de matades med totalt 1 V.

Jag berättade det för min fysiklärare, och då sade han att jag borde räkna med jw-metoden i stället. Jag hade sett namnet i någon "Radio och Television" men inte fattat hur imaginära tal skulle kunna tillföra något verkligt. Jag frågade hur det fungerade, och han sade att kondensatorers och spolars impedanser kan ses som imaginära och resistanser kunde ses som reella.

Det sade klick direkt, och därefter bara smålog jag över mina tidigare försök med vektorer. Det är de försöken jag ser upprepas i många diskussioner om filter.

Så, nu vet ni det. Om nu någon undrade.

Annars så verkar det väl trevligt att man, givet att man har koll på hur elektriska kretsar fungerar, diskuterar hur man hanterar tex högtalarelementens impedanser och hur de får filtren att bete sig på ett sätt som inte liknar kokboksfiltret. Hur baffelsteget hanteras i filtret, etc.
Så länge har jag längat efter att loudness war skulle vara över. Nu börjar jag tro att vi faktiskt är där. Kruxet är att vi förlorade.

Användarvisningsbild
Jocke
 
Inlägg: 6762
Blev medlem: 2005-09-21

Inläggav Jocke » 2012-11-02 22:14

Svante skrev:Annars så verkar det väl trevligt att man, givet att man har koll på hur elektriska kretsar fungerar, diskuterar hur man hanterar tex högtalarelementens impedanser och hur de får filtren att bete sig på ett sätt som inte liknar kokboksfiltret. Hur baffelsteget hanteras i filtret, etc.


Det ser jag fram emot! :)

Användarvisningsbild
celef
 
Inlägg: 16452
Blev medlem: 2003-06-28
Ort: helsefyr

Inläggav celef » 2012-11-02 22:33

hold your horses, nu tycker jag att ni rusar iväg
Bikinitider

Användarvisningsbild
Jocke
 
Inlägg: 6762
Blev medlem: 2005-09-21

Inläggav Jocke » 2012-11-02 23:35

celef skrev:hold your horses, nu tycker jag att ni rusar iväg



Without smiley - you must be deadly serious!^^

Användarvisningsbild
Laila
 
Inlägg: 10970
Blev medlem: 2005-05-31
Ort: Nattmössan

Inläggav Laila » 2012-11-03 00:01

Hälsporre . . . någon . . . 8O






Typ(er) ?
Sterio . . . krävs dä tvillingar för å lyssna på´t åsså, typ . . . ?
Sedan mitt andra jag gick bort lyssnar jag mest på monio . . . typ.

Användarvisningsbild
IngOehman
 
Inlägg: 48470
Blev medlem: 2003-09-28
Ort: K-PAX via Tellus

Inläggav IngOehman » 2012-11-03 01:03

Okej - filter utan svår matematik, med avsikt att ge läsarna någon sorts
förståelse för vad som händer...


Jag skall göra ett försök, även om jag nog tycker att det som redan sagts
av Almen, Svante och några till om värdet av att lära sig på riktigt, är stort,
och att mitt huvudråd till de jag ser (flera) som slår ifrån sig och antyder
att det är ettpedagogiskt problem att det inte finns en enkel förklaring :?
är att lära sig på riktigt istället för att lära sig förenklade bilder.


Men härnedan skall jag alltså försöka skiva saker som inte är förenklade till
felaktighet - även om det är strippat på praktiskt taget all matematik.

- - -

För samtidigt som en mera komplett bild förstås är en mycket bättre väg
att gå så är det ju lite av en utmaning att förklara något som är väldigt
komplicerat utan att använde något matematik eller några formler...


Det får mig osökt att tänka på boken 'A Brief History of Time' av Stephen
Hawking, där han går igenom saker som självaste Big Bang, lite om rumtid
och svarta hål. Tunga ämnen onekligen.

Men, egentligen går han inte speciellt djupt alls, och dessutom inkluderar
han faktiskt en ekvation i boken! ;)


Frågan är om en förståelse så ytlig som den som förmedlas i boken, fast
nu då om delningsfilter, skulle vara av värde alls?

Delningsfilter är ju inte mera komplexa än svarta hål, men de är mycket
mera komplicerade saker, än det som förmedlas om svarta hål, i boken.

Och dessutom tänker jag ju inte skriva någon bok utan bara göra ett litet
inlägg här på faktiskt. Det gör det ännu svårare att åstadkomma en på
något sätt meningsfull text.

Nåja, om det jag skriver härnedan är till någon mening eller nytta för er,
det får ni avgöra själv. Nu vet ni begränsningarna i varje fall.



Jag kommer hur som helt att kopiera ännu en sak ur boken, nämligen att
inkludera en (säger en) ekvation - för den är så grundläggande att man
utan att förstå den på i varje fall basal nivå alls, inte rimligen kan förstå
knappt något som är sant och relevant om delningsfilter sätt att arbeta
alls.

Ohms lag.

- - -

Jag börjar dock med att ta avstånd ifrån en väldigt dålig modell:

En dålig men vanlig förklaring säger att kondensatorer är snabba, och släp-
per igen snabba förlopp - läs höga frekvenser. Spolar däremot sägs vara
långsamma och släpper igenom långsamma förlopp...

Om man utgår ifrån detta men rättar till tossigheten om "snabbhet" till
något med fysikalisk förankring, och sedan adderar ohms lag - den mest
fundamentala för att man alls skall kunna förstå en spänningsdelare (och i
det här fallet även en sådan som inkluderar ett frekvensberoende), så kan
det bli något i den här stilen:

- - -



KAPITEL 1 - ohms lag:

U = I*R

U är spänning, vilket är en sorts elektrisk kraft som vill driva en ström fram-
åt. R är en sorts strömbroms. Ju mera R man har, desto svårare är det att
driva fram en givet ström, eller med andra ord; desto mera spänning (U)
behövs för att driva en given ström. Man kan även från samma ekvation
konstatera att om det går en given ström i en kabel och man ligger ett
motstånd i vägen för strömmen, så kommer att spänning (ungefär som en
tryckskillnad) att falla över motståndet.

Ekvationen kan stuvas om på flera olika sätt utan att vara en ny ekvation.
Exempelvis kan man se att I = U/R. Det vill säga den ström som går genom
en resistans är proportionell mot den spänning som ligger över den, men
även omvänt proportionell mot resistansens storlek. En större resistans/
/ett större motstånd betyder att mindre ström rinner igenom det.

Det tredje sättet att stuva ekvationen är: R = U/I. När den är stuvas så
så berättar den vilket motstånd som föreligger när det uppstår ett visst
spänningsfall av en viss ström.


KAPITEL 2 - Spänningsdelaren.

Nästa steg för förståelsen av filter är att tänka sig en ström som passerar
två motstånd kopplade i serie med varandra. Vi kan för enkelhetens skull
säga att de är lika stora de två motstånden, låt oss säga att de är på 42
ohm vardera. Då kommer "trycket", alltså spänningen som faller över dem
tilsammans att vara U = I*R = I*84, medan den spänning som faller över
bara ett av motstånden blir I*42, hälften så mycket. Så om det ligger 1
volt över dem, som ligger det en halv volt över vart och ett av motstånden.

Vi ar gjort en spänningsdelare med delningstalet 1/2 eller 0,5! Man kan
även kalla det 42/(42'42).

- - -

KAPTIEL 3 - Trögheterna.

Som jag inledde med så är inte spolar tröga och kondensatorer snabba.
De är båda tröga! :o ;)

Så hur skall man då kunna skilja mellan höga och låga frekvenser?

Jo saken är den, att spolar är strömtröga och kondensatorer är spännings-
tröga. Och det finns förstås fysikaliska orsaker till att det är så. Jag hade
från början tänkt att skippa dem, men jag tror att det kanske är enklare
att bilda sig en rimlig känsla för vad som händer i komponenterna om man
vet lite om de inre mekanismerna, så jag ångrade mig och tänker säga
några ord om saken.

- - -

3A - Spolen.

För att förstå en spole måste man nog börja med att säga några ord om
ett fysikaliskt fenomen som är viktigt för att man skall förstå sig på ladd-
ningar i rörelse.

Jag misstänker att alla har sett bilder av kollisionsprodukter från världens
alla stora partikelacceleratorer. Det är lite klotterliknande streck, som kan
vara oändligt eller ändligt långa raka och krokiga streck med konstant eller
avtagande radier:

Bild


De spår som beskriver raka linjer visar oladdade partiklar eller kluster av
partiklar. Det som går i böjda banor är laddat. krökens riktning (med/mot-
urs) beror på laddningens polaritet. Ju större radie desto tyngre partikel
eller kluster, eller lägre laddning, eller lägre rörelseenergi. Om kröken blir
snävare så visar det att det förloras energi. Och vad beror nu allt detta
på?

Jo, när en laddning rör sig så bildas ett magnetfält runt laddningen (axeln
är i rörelseriktningen) och om det även finns ett statiskt magnetfält till-
städes, tvärs den linje längs vilken laddningen flyger fram så adderas de
på en sida men subtraheras på den andra - det blir ju det en magnetener-
giförtätning på den ena sidan av den, och en förtunning på den andra.

Förtätningen bildar ett "magnetiskt tryck" som vill accelerera laddningen
åt sidan. Flyger laddningen fritt så kommer den att börja svänga med en
radie som beror på dess massa och på dess rörelseenergi. Om rörelse-
energi förloras så blir den en krympande spiral.

Om en laddning rör sig i en tråd så är ofta möjligheten till rörelse dock
oftast begränsad, men "viljan" att röra sig finns kvar - och det finns ett
namn för den fysikaliska tendensen att vilja röra sig - kraft. :)

Men läxan idag är inte att sätta sig in i denna dynamik (som däremot är av
stor vikt att förstå för den som vill konstruera även högtalarelement). Men
nu är det bara en sak som ni behöver ta fasta på - att en laddning som rör
sig bildar ett cirkulerande magnetfält runt sig. Detta gäller både för fria
laddningar och sådana som är instängda i en ledning, och det är ett linjärt
fenomen - ett magnetfält som blir dubbelt så stort om en dubbelt så stor
ström passerar ledningen.

Så om även då två ledningar löper parallellt med strömmen X genom varje,
kommer magnetfältet som roterar kring dem båda att bli samma som om
strömmen 2*X passerat en ensam ledning.


Innan jag skriver något mera om hur magnetfälten adderas när ledningar går
parallellt vill jag dock belysa en viktigare sak - att energi är oförstörbar,
och att ingen energi kan skapas utan energiskuld. Så den magnetiska energi
som uppehåller sig runt en ledning igenom vilken det går en given ström
(DC, nota bene) måste komma någonstans ifrån. Den "stals" i själva verket
från den yttre energikälla som driver strömmen, i strömmens allra tidigaste
skede - det vill säga när man slöt kretsen.

Även om spolen har mycket låg resistans således att det behövs väldigt
lite spänning för att driva en ström genom den, så behövs mera spänning
för att ÖKA strömmen genom ledningen, ty att öka strömmen betyder
även att man ökar på den energi som fångats i magnetfältet.

Detta fenomen att det går åt energi för att ändra strömmen genom
en ledning, kan även beskrivas som att en ledning är strömtrög.

(Om man har en ledning helt utan resistans (supraledande) gör strömtrög-
heten att man får en evigt gående ström om man i ett givet ögonblick
sluter en ledning (gör en loop) som det går ström igenom. Och av ström-
men så bildas även evigt "fastlåsta magnetlinjer". Evig så länge som som
vi har supraledning vill säga. Det är därför en supraledande magnetiskt
material kan hållas "flytande" i ett magnetfält. Normala ledningsmaterial
man bara bromsas av kraftiga megnetfält.)



Så - för att ändra strömmen genom en ledning så går det åt elektromot-
orisk kraft (EMK, mäts i volt) Mer och mer ju större induktansen för led-
ningen är. Och om man lindar en ledning (obs; en ledning, inte en kabel
med två poler) många varv så blir ledningen "parallell med sig själv", och
effekten av magnetfältet runt ledningen ökar då varje varv förstärker det
samlade magnetfältet.

Eftersom återverkan från det magnetfält som omger EN ledning (EMK från
uppbrytning eller uppbyggnad av fältet*) nu verkar på alla spolens varv så
växer en kabels induktans med kvadraten på antalet varv. Dubblar man
antalet varv så blir både längden av tråden med fält runt sig dubblad, men
fältet runt varje punkt av ledningen dubblas också. Så spolen växer med
kvadraten på antalat varv (allt annat lika) - ju fler varv man lindar en
spole med en givet storlek, desto större (mätt i Henry) blir spolen, om
växten sker kvadratiskt.

Jo, det skall väl sägas en sak till - att ström ger magnetfält och ändrad
ström betyder ett energiutbyte med magnetfältet (det kan både ta och
ge) är bara halva sanningen. Ändrat magnetfält ger en strömändringskraft
också, och det är så det hela hänger samman, och för att inte komplicera
saken i onödan så skal jag väl säga att det finns en massa olika tänkbara
versioner av det hela (som representerar olika elektriska och elektromekan-
iska system) där saker beter sig en del olika om krafterna tillåts skapa rör-
elser - och om de inte tillåts göra det**.

Spolens induktans berättar om dess strömtröghet - alltså lite förenklat hur
länge en spänning behöver ligga över den för att ändra strömmen genom
den 1 ampere. (Eller om hur stor spänningen behöver vara, lång tid eller
en stor spänning går lika bra - det handlar om produkten mellan de tu.)

- - -

3B - Kondensatorn.

Kondensator är också trög, påstod jag. Men spänningströg. Och vad beror
nu det på då?

För att kunna förstå det måste man nog börja med att titta på ett annat
fysikaliskt fenomen än magnetism och magnetiska krafter, nämligen elektro-
statiska krafter. Laddningar påverkar inte bara varandra när de är i rörelse
(som spolen) utan också när de är i vila. Men då utan att några magnet-
iska fenomen är inblandade.

En sak till man kanske skall nämna är hur en kondensator är uppbyggd.

Svaret på den frågan är att en kondensator är två ledande folier (eller
liknande) kopplade till varsin pol, åtskilda av ett isolerande skikt. Ju större
ytor folierna har, desto mera laddning behövs för att fylla kondensatorn till
en viss spänning, och detsamma gäller för när folierna åtskilj av ett väldigt
tunt isolerande skikt.

Ju tunnare desto mera behöver man fylla kondensatorn med laddningar
för att en given spännining skall finnas mellan plattorna (= benen på kon-
densatorn, för de är kopplade till varandra, men en ledning som förhopp-
ningsvis inte har för stor induktans***)


Men åter till den elektrostatiska krafterna.

Den enkla lagen om detta, säger att motsatser attraherar varandra. Positiva
laddningar vill vara nära negativa laddningar. Men här kommer det viktig-
aste:

Ju mera man drar isär en positiv laddning från en negativ - desto större
spänning uppstår. Inte kraft, men spänning. Det kanske kan vara svårt att
förstå varför och hålla isär dem, men nu var det ju en förenklad beskrivning
som efterlystes, så... ;)

Men en liten parallell skall jag ändå erbjuda. Om man tänker sig en bil som
man puttar upp för en väldigt brant backe så tror jag de flesta förstår att
det är jobbigt att putta upp bilen när backen är som brantast, men att blir
lättare att putta ju närmare kullens krön man kommer. Så även om kraften
(med mekaniska kraften alltså) minskar när man närmar sig kullens topp så
fortsätter man ändå att ge bilen mera och mera lägesenergi ju närmare
toppen den hamnar. Så när den är nästan på toppen så är den lättare att
putta än när det var långt kvar till toppen och backen var brantare.

Nu kanske någon tycker att det är ett flagrant slöseri på ord att säga en
massa om krafterna som råder mellan laddningar, när inte krafterna som
sådana är något man låter "flytta på något" i en kondensator, utan det
blir en mera lokal angelägenhet, men krafterna är faktiskt av betydelse
för att man skall kunna förstå energiriktningarna. När man drar i något
som svarar med en motkraft så inför man energi i systemet. När man låter
en förefintlig systemkrafts skapa rörelse så får man energi från det. Och
strömmar ÄR rörelser, en sorts rörelser - laddningsrörelser.

Och vad betyder då allt detta för kondensatorn?

Jo för att få en viss spänning att uppstå mellan de två i varandras närhet
befinnande folierna så behöver man få in en massa laddningar i kondensa-
torn "plus på ena sida och minus på den andra" kan man kanske tro¤, men
här nöjer oss med att tala om den relativa laddningen. Kondensatorns
ena pol jämfört med den andra.


Så vad gäller då? Jo det behövs fler och fler laddningar ju närmare varan-
dra de två folierna befinner sig för att det skall bli en viss spänning mellan
dem. Och ju större de är (yta mot varandra) desto fler laddningar behövs
även där. Seriekopplar man två kondensatorer så är det samma sak som
att dubbla avståndet mellan plattorna i en kondensator, och om man paral-
lellkopplar två kondensatorer så är det samma sak som att dubbla folieytan
på en kondensator. Det förstnämnda ger en halverad kapacitans (mängd
laddning so behöver fyllas på för att nå en viss spänning) medan det sist-
nämnda ger en dubblerad kapacitans.

Så en dubbelt så stor kondensator (t ex 2 farad) är det alltså dubbelt så
trögt att ändra laddningsspänningen på. Med detta menar jag att man
behöver hälla i dubbelt så mycket laddning (köra ström genom) för att få
samma spänningsförändring. Alltså dubbelt så hög ström in i den under
samma tid, eller samma ström men dubbelt så länge.


Kondensatorns induktans berättar om dess spänningströghet - alltså lite
förenklat om hur LÄNGE en ström behöver gå in i över den för att ändra
spänningen över den 1 volt. (Eller om hur stor strömmen behöver vara, en
lång tid eller en stor ström går lika bra - det handlar om produkten mellan
de tu.)

- - -

KAPITEL 4 - Enkelt filter = en frekvensberoende spänningsdelare!

Minns ni fortfarande kapitlet om spänningsdelaren? Om så, tänk er nu
att vi stället för det övre motståndet i spänningsdelaren använder en
spole eller en kondensator, vad händer då?

Ja, jag har ju lovat att inte komplicera med flera ekvationer, så det får
blir den där ohms lag igen: U = I*R (eller I = U/R eller R = U/I, alla är ju
samma ekvation, bara lite omstuvade).


Använder man den så vet man direkt att strömmen genom två motstånd
(R1 och R2) blir I = U/R = U/(R1+R2). Och man vet att spänningen över
den ena, t ex den som ligger "underst" (mot jord om det finns någon jord i
systemet) blir U = I*R, men I visst vi ju, så vi byter I mot U/(R1+R2).

De två ihopgyttrade versionerna av ohms lag är nu lagen för spännings-
delning! U = U*R/(R1+R2)

- - -

KAPITEN 4B - Spänningsdelning med reaktiva komponenter!

Den just visare ekvationen - som alltså är ohms lag i två versioner, ihop-
gyttrade, är sann inte bara för motstånd som är reella (vanliga motstånd),
utan även för "motstånd" som är reaktiva! Både kondensatorer och spolar
"gör ju motstånd" - de kan läggas i vägen för strömmen, således att man
förlorar lite spänning i processen, men deras impedans (det heter inte resi-
stans när man talar om vilket motstånd de gör mot en växelström) är reak-
tiv. Den kan lagra energi (magnetisk respektive elektrostatisk) men den
kan inte som en resistor omvandla elektrisk energi till värme.

Nu börjar jag närma mig slutet på denna ultraförenklade version av hur ett
(enkelt) delningsfilter fungerar och varför det fungerar så.

Och det som jag hade tänkt avsluta med är att FÖRST säga några ord om
hur stor impedans en kondensator eller en spole har, och eftersom jag ju
lovat att inte krångla till med några flera ekvationer så tänkte jag bara
skriva att en spole har ett spänningsfall per ström (ni minns väl att resis-
tans enligt ohms lag kunde beskrivas som U/I ;), alltså "spänningsfall per
ström") som är proportionellt mot frekvensen och mot spolens värde****.
En kondensator har en impedans om är omvänt proportionell mot både
vinkelfrekvensen och mot sitt eget värde.

Och SEN tänkte jag säga en sak till - att den enkla version av spänning-
delare som jag beskrev har de två spänningarna (den över R2 och den över
R1) liksom staplade på varandra. Då blir spänningen över dem båda lika
stor som summan av R1s och R2s spänning. Detta gäller ju oavsett om
insignalen är en DC-spänning eller en växelspänning. I varje ögonblick är
spänningen över de två motståndet summan av det som ligger över vart
och ett av dem.

Så är inte längre fallet är man gör spänningsdelare med reaktiva kompo-
nenter...

För som ni kanske minns det jag skrev om att en kondensator laddas upp
och att det är ett fenomen med en viss tröghet. Och då minns ni kanske
också att jag beskrev att spänningen växer när strömmen gör in i konden-
satorn? Så - den maximala spänningen över den, får man när strömmen
har gått maximal tid - vilket är just när den slutat gå! Då har man max
spänning, eftersom man har maximal strömtid-produkt. Strömmen är alltså
noll vid max spänning. Tittar man över en längre tid och sinusström genom
komponenten så kan man även se att spänningen är noll (går från negativ
til postiv med maximal positiv derivata) när strömmen är maximal.

I spolfallet så råder motsatt förhållande. När spänning av obruten polaritet
ligger över den så ökar ju strömmen (strömmen är trög och växer med
tiden vid en fast spänning över spolen) och strömmen blir konstant (den
slutar ändras/får nollderivata) och maximal (given en sinussignal) när spän-
ningen över spolen är noll.

Som ni kan sluta er till, så är alltså spänning och ström fasförskjutna 90
grader (1/4 cykel) i förhållande till varandra i både kondensatorer och spol-
ar, men åt varsitt håll! Detta eftersom strömtröghet och spänningströghet
ju är varandras sanna motsatser (snarare än "långsam spole och snabb
kondensator").

Så när man adderar impedanserna från t ex en kondensator i serie med ett
motstånd för att man vill räkna ut strömmen genom dem, så måste man
tänka sig det två spänningarna som två som är staplade på varandra så
det bildas ett 90 (rätvinkligt) hörn dem emellan. Summan räknar man t ex
ut med pythagoras sats, för en rätvinklig triangel blir det ju och man ritar
de tre spänningarna. Total/in-spänningen blir hypotenusan.

De två ihopgyttrade versionerna av ohms lag är nu lagen för spännings-
delning med en reaktiv seriekomponent, och såhär blir det när R1 byts mot
C1 (vars reaktiva impedans kallas X1, eftersom X är impedansen för en
reaktiv komponent):

U = U*R/(X1+R2),#


Nöjer man sig med första ordningens filter, beloppet på utsignalen och har
turen att ha hittat högtalarelement som är rent resistiva (jovisst...) så är
det faktiskt inte svårare än så.

Vill man sedan ha utsignalens fas med så får man den från samma triangel.
Bara att titta på vinkeln mellan hypotenusan och den katet som är utspän-
ningen.

- - -

Och därmed tänkte jag att jag skulle nöja mig, bortsett ifrån en kortfattad
resumme:

Kondensatorer är spänningströga, så kopplar man dem i serie med ett hög-
talerelement så kommer de höga frekvenserna att passera fram till elemen-
tet - eftersom den tröga kondensatorn inte hinner laddas om när period-
tiden för tonen är kort. Då kondensatorn beter sig som en kortslutning för
höga frekvenser. Spelas (tillräckligt) låga frekvenser så kommer dock kon-
densatorn att hinna laddas om, och den stjäl då huvuddelen av spänningen
för elementet.

Spolar är strömtröga, så kopplar man dem i serie med ett högtalarelement
så kommer bara de låga frekvenserna att passera fram till elementet. Den
strömtröga spolen får ju vid låga frekvenser tillräckligt lång tid på sig att
bygga upp och bryta ned magnetfältet såsom krävs för att strömmen skall
slippa fram. Så den beter sig som en kortslutning för låga frekvenser. Om
det spelas (tillräckligt) höga frekvenser så kommer dock inte den magnet-
iska energin som krävs för att ström skall kunna passera, att byggas upp,
och den stjäl då huvuddelen av spänningen för elementet.


Vh, iö

- - - - -

*Vilket i själva verket är en effekt där man på likande sätt som gravitation
och tröghetskrafter är oskiljbara för ett objekt som är i acceleration eller i
ett gravitationsfält - inte kan skilja mellan EMK på grund av rörelse i ett
fält eller uppbyggnad/nedbrytning av fältet. Det är för övrigt ett faktum
som jag har som viktig utgångspunkt i min egen magnetfältsteori, där en
viktig utgångspunkt är att det finns en magnetisk eter - och att fältderi-
vata lika gärna kan beskrivas som en rådande etervind. jag skriver detta
väl medveten om att man i den akademiska världen förnekar en eter, men
till mitt försvar vill jag säga att mina ekvationer ger samma samma resultat
som med den klassiska fysikens modeller, men med magnetfältsmodell gör
åtskilliga fenomen väldigt mycket lättare att båda förstå och bolla med
fritt.


**För delningsfilterresonamanget kan vi bortse ifrån fallen där rörelser tillåts
uppstå och kan betrakta krafter inlåsta i systemet - alltså se alla delar
som ingår i systemet som ändligt mekaniskt styva. I verkligheten så är det
förstås inte alls sant att så kommer att vara fallet, men verkligheten är en
helt annat historia än en förenkling som denna - och just nu så är verklig-
heten med all sin komplexitet överkurs, minst sagt.

***Ja, en kondensator har en viss induktans - och en viss resistans dess-
utom. Och spolar har en viss kapacitans dessutom, och en viss resistans!
Jag brukar säga att komponenterna är orena, men det skall inte misstolkas
som att de behöver var dåliga. Orenhet i den här betydelsen betyder inte
distorderande. Bara att deras exakta beskrivning inte är riktigt så enkla
som den enkla matematiska modellen för dem säger. Och motstånd är ju
induktiva också - och kapacitiva! ;)

¤Men mera på riktigt så behöver inte absolutladdningarna skilja sig belopps-
mässigt från varandra, någon absolut potential kan man inte etablera utan
att veta var kondensatorn befinner sig jämfört med jorden - och jorden är
ju till på köpet även den odefinierad i de allra flesta sammanhang, med av-
seende på absolut laddstatus. Bara i sammanhang där någonting har ladd-
ats upp till extrema nivåer och elekro-statisk reppellation av märkbar stor-
lek uppstår inom det laddade objektet, brukar man börja tala om absoluta
laddnivåer,

****Fast om man skall vara noga så brukar man inte räkna med frekvens
(cykel per sekund) när man skall bli lite djupare fysiskt utan då talar man
om radian per sekund, och varför lämnar jag till något annat tillfälle, men
man kan faktiskt påstå att skälet är trigonimetriskt, en radian (en en radie
lång cirkelbåge) är liksom ett mycket enklare mått än ett varv, även om
det kanske inte känns så för den som ännu inte dykt så ofta och djupt in
i fysiken.

#Och X1 har värdet 1/jwC, där w borde ha varit lilla omega, men den är
ju svår att skriva här på faktiskt. Och w i sin tur är 2*pi*f kanske ni minns
att jag berättade. Men eftersom jag hade lovat att bara ha med en ekva-
tion så fick detta bli sagt här efteråt istället. ;)

- - -

PS. Det ovanstående är bara lite skrap på ytan, men förhoppningsvis kan
det vara en start - en lite lättare infallsvinkel för många än att börja med
att ge sig på ekvationerna som anger filtrens överföringsfunktioner.

För att kunna göra vettiga filter så behöver man dock både förstå hur alla
vektorer snurrar och gärna kunna räkna på det också utan hjälp av dator.

Men någonstans måste man ju starta. Hoppas det ovanstående "pladdret"
kan vara en öppning för någon att liksom börja "lära känna" de komponenter
som man använder för att skapa passiva delningsfilter. Bli vän med dem och
liksom förstå hur de är uppbyggda, och från det inse vad de gör och varför
de gör så.


Någon skrev att man kan "börja med passiva filter och sedan gå vidare till
de mera avancerade aktiva filtren", eller något liknande.

Jag tror ingen som satt sig in i de passiva filtrens värld ser det så. Utan
snarare inser man då att praktiska passiva filter faktiskt är oerhört mycket
mera komplexa än aktiva filter.

De senare kan ju kontempleras helt utan hänsyn till laster och olinjäriteter.

Det kan man förstås göra även för passiva filter, men då blir det bara pann-
kaka av alltsammans. ;)
Senast redigerad av IngOehman 2012-11-03 14:05, redigerad totalt 2 gånger.
Fd psykoakustikforskare & ordf LTS. Nu akustiker m specialiteten
studiokontrollrum, hemmabiosar & musiklyssnrum. Även Ch. R&D
åt Carlsson och Guru, konsult åt andra + hobbyhögtalartillv (Ino).

Användarvisningsbild
Jocke
 
Inlägg: 6762
Blev medlem: 2005-09-21

Inläggav Jocke » 2012-11-03 01:13

Bra ansats IÖ - greppar andemeningen och ska läsa noggrannare i morrn eller så - bra jobbat, fattar att du lagt en hel del tid på att skriva detta! :)

Användarvisningsbild
IngOehman
 
Inlägg: 48470
Blev medlem: 2003-09-28
Ort: K-PAX via Tellus

Inläggav IngOehman » 2012-11-03 01:22

Över en timme faktiskt. Men att på det här viset pladdra fram sina egna
tankar är ju ändå väldigt mycket lättare än att fundera på något (och sen
skriva om det) som man inte sett klart för sig utan och innan i över 40 år.

En intressant sak jag märkt är dock att sådan här saker oftast är väldigt
mycket enklare att förmedla live, på föreläsningar med tillgång till en tavla
att rita på.

Många kommer lätt av sig, har jag märkt, när de behöver båda tänka och
läsa. Det är kanske lättare att tänka och lyssna? Då kan man liksom låna
någon annans initiativ som motor. Inte vet jag. Men jag har många gånger
stött på att folk som jag vet läst sådant jag skrivit, ändå inte förstår förr-
än man berättar samma sak "live". Så kanske är föreläsningsformen, i varje
fall för vissa, ändå att föredra?


Vh, iö
Fd psykoakustikforskare & ordf LTS. Nu akustiker m specialiteten
studiokontrollrum, hemmabiosar & musiklyssnrum. Även Ch. R&D
åt Carlsson och Guru, konsult åt andra + hobbyhögtalartillv (Ino).

Användarvisningsbild
Svante
Audiot!
 
Inlägg: 37552
Blev medlem: 2004-03-03
Ort: oakustisk

Inläggav Svante » 2012-11-03 01:34

Spänningsdelare för likspänning:
Kod: Markera allt
         ----
   -----|    |--------+----------
         ----         |
          R1          |
                      -
                     | |
   U1             R2 | |      U0
                     | |
                      -
                      |
                      |
   -------------------+----------


U0/U1=R2/(R1+R2)

Impedanser:

R: Zr=R
L: Zl=jwL
C Zc=1/jwC

Spänningsdelare för växelspänning, 1:a ordn LP, RC-filter:



Kod: Markera allt
         ----
   -----|    |--------+----------
         ----         |
          R           |
                      |
                   -------
   U1            C            U0 
                   -------
                      |
                      |
                      |
                      |
   -------------------+----------

U0/U1=Zc/(Zr+Zc)=(1/jwC) / (R+1/jwC) =1/(1+jwRC)

Alltså:
U0/U1=1/(1+jwRC)

Titta lite på nämnaren 1+jwRC Om w är stort dominerar jwRC, om w är litet dominerar 1:an.

Vid låga frekvenser blir nämmaren ~1, och U0/U1=1, dvs ingen dämpning. Vid höga frekvenser blir nämnaren ~jwRC och "förstärkningen" (som är <1, dvs en försvagning) 1/jwRC. Att det finns ett j med i nämnaren visar att fasförskjutningen mellan ut- och inspänning är 90 grader, att det finns ett w i nämnaren visar att utsignalen halveras om w fördubblas. Att halvera en signal är att dämpa den med 6dB, att öka frekvensen till det dubbla är att öka den en oktav, lutningen blir alltså 6 dB/oktav.
Så länge har jag längat efter att loudness war skulle vara över. Nu börjar jag tro att vi faktiskt är där. Kruxet är att vi förlorade.

Användarvisningsbild
IngOehman
 
Inlägg: 48470
Blev medlem: 2003-09-28
Ort: K-PAX via Tellus

Inläggav IngOehman » 2012-11-03 01:55

Eller om man vill visa ett för passiva högtalare mera vanligt
förekommande LP-filter: En spole före ett motstånd (lasten):

U0 = U1*Zr/(Zl+Zr)=

UO = U1*R/(jwL+R)


Samma sak kan även skrivas:

U0/U1 = R/(jwL+R)

Men riktigt spännande blir det ju inte förrän två sakers summa
blir mindre än någon av dem som enskildhet...


Svante skrev:
carpelux skrev:
Svante skrev:
Då kan vi först käbbla om vilken som ska vara vilken... :lol:

(Grundkursen är rimligen den med ellära, jw-metoden och laplacetransformen, den avancerade är hur man applicerar grundkursen på verkligheten. Eller ;) )


Ja så kan man ju välja att se på saken.

Själv tror jag att den avancerade matten effektivt utesluter en stor del av de intresserade. Lika effektivt som om inläggen varit skrivna på ryska. De flesta kan givetvis lära sig hantera både den avancerade matten eller ryska men tröskeln för det är så hög att man helt enkelt avstår.


Ja, jag förstår att det är det som händer, och vad jag försöker att säga är att det är MINDRE jobb att lära sig den där matten än att sitta i timtal och nästanförstå hur filtren kanske funkar med sinusar som spelar halvt i fas osv.

Jag ska berätta en anekdot om hur det gick till när jag lärde mig jw-metoden. Det var när jag gick i gymnasiet, jag satt ofta på kvällarna och funderade på hur filter fungerade och hade just kommit till insikt om hur ett första ordningen filter fungerade. Med hjälp av vektorer som representerade fasförskjutna sinusar hade jag äntligen förstått hur det kunde bli 0,7 volt både över kondingen och motståndet, trots att de matades med totalt 1 V.

Jag berättade det för min fysiklärare, och då sade han att jag borde räkna med jw-metoden i stället. Jag hade sett namnet i någon "Radio och Television" men inte fattat hur imaginära tal skulle kunna tillföra något verkligt. Jag frågade hur det fungerade, och han sade att kondensatorers och spolars impedanser kan ses som imaginära och resistanser kunde ses som reella.

Det sade klick direkt, och därefter bara smålog jag över mina tidigare försök med vektorer. Det är de försöken jag ser upprepas i många diskussioner om filter.

Så, nu vet ni det. Om nu någon undrade.

Annars så verkar det väl trevligt att man, givet att man har koll på hur elektriska kretsar fungerar, diskuterar hur man hanterar tex högtalarelementens impedanser och hur de får filtren att bete sig på ett sätt som inte liknar kokboksfiltret. Hur baffelsteget hanteras i filtret, etc.

Å andra sidan så kan man ju fråga som om inte jw-metoden är just
vektoraddition... Det är lätt att se hur ekvationerna sammanfaller.

I varje fall tills man börjar se insignalerna som sådana som komplexa
företeelser istället för som med tiden varierande signaler.


Vh, iö
Fd psykoakustikforskare & ordf LTS. Nu akustiker m specialiteten
studiokontrollrum, hemmabiosar & musiklyssnrum. Även Ch. R&D
åt Carlsson och Guru, konsult åt andra + hobbyhögtalartillv (Ino).

Användarvisningsbild
Laila
 
Inlägg: 10970
Blev medlem: 2005-05-31
Ort: Nattmössan

Inläggav Laila » 2012-11-03 02:10

Applåder åt er båda(iö å Svante), gissar att det är just detta(som ovan) som folk/man efterlyser . . . speciellt grattis till ett lysande "komplement-erande" av varann . . . typ. Mera för tuttsingen . . . typ :)
Sterio . . . krävs dä tvillingar för å lyssna på´t åsså, typ . . . ?
Sedan mitt andra jag gick bort lyssnar jag mest på monio . . . typ.

Användarvisningsbild
roggaro
 
Inlägg: 4738
Blev medlem: 2009-06-11
Ort: Hising Island

Inläggav roggaro » 2012-11-03 02:18

ska inte den här pinnas? :idea: :?:
burning in the eyes of the maker

Användarvisningsbild
chrisss
 
Inlägg: 973
Blev medlem: 2007-01-09
Ort: Kungsängen/Sverige

Inläggav chrisss » 2012-11-03 03:25

Bra inlägg Ingvar! Tack för det!

Ska läsa det sakta och försöka ta till mig allt.
Speciellt sättet att tänka att kondensatorer är spänningströga
och att spolar är strömtröga.


Jag har börjat skriva ett inlägg där jag försöker förklara
vilka metoder och tankemodeller jag med mina begränsade
teoretiska kunskaper använder.
Christian Lindblom
0704 - 91 51 56

Användarvisningsbild
Sanny_X
 
Inlägg: 6114
Blev medlem: 2003-10-12
Ort: Göteborg

Inläggav Sanny_X » 2012-11-03 07:05

IÖ: Jättebra text. :)

En tanke; jag tror det skulle hjälpa många om "man" ritar upp ett enkelt filter och förklarar vad som händer när man ändrar värdet på varje komponent. Då blir det lättare att labba och skaffa sig en hantverksmässig förståelse innan man ger sig på den teoretiska biten.
Sovrum : Dator + Onkyo 709 + Yamaha 555

Vardagsrum : Sonos + Ultradrive + A500 + XL-Fidelity PG-1500 + sub: 2st the box TA18

Biorum : Dator + Sony STR-DH770 + Tannoy Reveal + sub: 2st the box TA18

Användarvisningsbild
jonasp
Blomkålsadmin
 
Inlägg: 8227
Blev medlem: 2003-08-04

Inläggav jonasp » 2012-11-03 08:57

Nu börjar vi komma någon vart! Mycket bra ansatser på sista sidan, det är på denna nivå man bör börja, tycker jag! :)
Grundare och VD i Acoustic Illusion AB

Användarvisningsbild
Svante
Audiot!
 
Inlägg: 37552
Blev medlem: 2004-03-03
Ort: oakustisk

Inläggav Svante » 2012-11-03 10:46

IngOehman skrev:Men riktigt spännande blir det ju inte förrän två sakers summa
blir mindre än någon av dem som enskildhet...


Edit: ser nu att jag läste ovanstående fel, jag såg ordet "summa" och tänkte två grenar i ett filter, men det var ju inte det det handlade om. Aja, det får stå kvar.

Ok, så då tar vi ditt LP-filter, som jag tar mig friheten att skriva om som:

Ul/U1=1/(1+jwL/R)

och ett HP-filter som med samma metod blir

Uh/U1=jwRC/(1+jwRC)

Om man sedan normerar filtren så att deras brytfrekvens blir 1 radian/sekund (ungefär 0,16 Hz) så ser uttrycken lättare ut, för det ger RC=1 och L/R=1

Då får vi
Ul/U1=1/(1+jw)
Uh/U1=jw/(1+jw)

Och lägger man sedan ihop LP- och HP-gren så får man

Ul/U1+Uh/U1=1/(1+jw)+jw/(1+jw)=(1+jw)/(1+jw)=1

Alltså summan av de två grenarna är 1. Delningsfiltret påverkar inte signalen alls. I det ideela fallet alltså. Man kan göra detta med vilken brytfrekvens som helst bara filtergrenarna har samma brytfrekvens. Man får lite fler bokstäver att släpa med sig i manipulationerna bara.

Det var ungefär detta som mitt lilla häfte "något lite om delningsfilter" handlade om. Någonstans där hittar man 1/(1+s) + s/(1+s) = (1+s)/(1+s)=1 vilket är samma som det ovanstående fast med s=jw. I häftet finns också högre ordningens filter.

IngOehman skrev:Å andra sidan så kan man ju fråga som om inte jw-metoden är just
vektoraddition... Det är lätt att se hur ekvationerna sammanfaller.


Ja, visst är det det. Det geniala är att man får in vektorerna i ett mekaniskt räknande, och att man slipper fundera på vektorerna och deras vinklar medan man räknar.

Man har fått en algoritm att hantera dem med.
Så länge har jag längat efter att loudness war skulle vara över. Nu börjar jag tro att vi faktiskt är där. Kruxet är att vi förlorade.

Användarvisningsbild
IngOehman
 
Inlägg: 48470
Blev medlem: 2003-09-28
Ort: K-PAX via Tellus

Inläggav IngOehman » 2012-11-03 11:14

Jag förstår hur du tänker, men jag är inte alldeles säker på att det är en
fördel, alltså för intuitionens utvecklande att "slippa fundera på vektor-
erna och deras vinklar medan man räknar". ;)

Tycker nog att man bollar noggrannast när man har hela bilden framför
sig, hela tiden.

Jag ser själva räknandet som en parentes hur som helst, och menar att
förståelsen har väldigt lite att göra med att göra själva beräkningarna.

När man ser allting framför sig så blir beräkningarna en enkel bagatell.
Det handlar ju inte om att kunna (hur man skall beräkna) utan att för-
stå (hur mekanismerna verkar).

När man förstår blir allting lätt och man slipper vända sig till någon mer
eller mindre pålitlig kunskapsbank.


Fast i sak håller jag förstås med dig om precis allt du skrivit.

Vad jag menade med en summa som blir mindre än enskildheterna var
att man om man summerar impedansen från en kondensator och en spole,
påsäg 10 uF och 1 mH, vid höga frekvenser för en impedans som unge-
färligen stämmer med spolen och vid låga får en som ungefärligen stäm-
mer med kondensatorns - med mittemellan så blir det noll.

Det är alldeles självklart och helt intuitivt när man verkligen förstår vad
som händer och varför, det vill säga ser alla vektorer dansa framför sig,
men för den som kanske kan en del men inte förstått ännu, kan det vara
ganska kontraintuitivt.

Detsamma gäller att man inte kan få fram någon ström vid samma frek-
vens till ett motstånd om man leder signalen från källan via både spolen
och kondensatorn.

Den ena leder - och den andra också, men tillsammans gör de inte det.

Ser man kondensatorer som spänningströga och spoler som strömtröga
och lär sig känna hur alla strömmar rör sig både under statiska toner och
under laddningsförlpåå, så blir det alldeles självklart och enkelt dock.


Vh, iö
Fd psykoakustikforskare & ordf LTS. Nu akustiker m specialiteten
studiokontrollrum, hemmabiosar & musiklyssnrum. Även Ch. R&D
åt Carlsson och Guru, konsult åt andra + hobbyhögtalartillv (Ino).

Användarvisningsbild
Almen
Hilbert
 
Inlägg: 18636
Blev medlem: 2005-01-01
Ort: Göteborg

Inläggav Almen » 2012-11-03 11:34

PappaBas skrev:
Almen skrev:Skulle det inte kunna finnas plats för både teoretiska och praktiska resonemang?

För att förstå tror jag man måste ha en iterativ process där man arbetar med teori och praktik om vartannat.

Jag förstår inte varför du argumenterar emot mig när vi uppenbarligen tycker samma?
"Nämn tre av de köttätande växter som vid mässan i Hannover med hull och hår slukade den då ditresta gosskören. Svara!"

Användarvisningsbild
Svante
Audiot!
 
Inlägg: 37552
Blev medlem: 2004-03-03
Ort: oakustisk

Inläggav Svante » 2012-11-03 11:53

IngOehman skrev:Jag förstår hur du tänker, men jag är inte alldeles säker på att det är en
fördel, alltså för intuitionens utvecklande att "slippa fundera på vektor-
erna och deras vinklar medan man räknar". ;)

Tycker nog att man bollar noggrannast när man har hela bilden framför
sig, hela tiden.


Tja, jag tycker nog att det frigör hjärnkapacitet om man delar lite på det, men det är väl helt ok att man tänker olika. Jag har definitivt tidpunkter när jag bara räknar och andra när jag bara tittar vad det blev.

Men viktigast av allt är att om man har ett sätt att räkna mekaniskt så kan man låta datorn räkna. Den mänskliga hjärnan må vara smart, men den klarar inte att räkna lika MYCKET som en dator.

IngOehman skrev:Vad jag menade med en summa som blir mindre än enskildheterna var
att man om man summerar impedansen från en kondensator och en spole,
påsäg 10 uF och 1 mH, vid höga frekvenser för en impedans som unge-
färligen stämmer med spolen och vid låga får en som ungefärligen stäm-
mer med kondensatorns - med mittemellan så blir det noll.


Jo, jag begrep det. Sedan. Och även det syns i matten om man inser att 1/j=j/j²=-j . Impedansen för kondensatorn blir ju 1/jwC=-j/wC, dvs får motsatt tecken jämfört med spolen. Då kan de ta ut varandra.
Så länge har jag längat efter att loudness war skulle vara över. Nu börjar jag tro att vi faktiskt är där. Kruxet är att vi förlorade.

Användarvisningsbild
PappaBas
Välrakad
 
Inlägg: 2515
Blev medlem: 2011-07-25
Ort: Malmö

Inläggav PappaBas » 2012-11-03 12:00

Fin förklaring IÖ :)

Till alla som blir skrämda av jw eller s.
Det är egentligen skitenkelt!
Det är egentligen bara notationer för att matematiskt kunna hantera dessa problem på ett enkelare sätt. De nämnda utrycken kan skrivas som differentialekvationer men det är väldigt otympligt att hantera.

Dvs man uttycker normalt till exempel spänningen U som en funktion av tiden dvs U(t). För att det blir för krångligt att lösa och hantera ekvationerna i denna form så kan man transformera om dem till funktioner av vinkelfrekvensen w (tänk vanlig frekvens). Dvs man utrycker det som en funktion av frekvens istället för tid.

Det kan göras på på lite olika sätt beroende på matematiskt vilken typ av indata man rör sig med. Diskret Fouriertransformation är en sådan transformation och Laplace-transformation en lite stympad variant.

Man transformerar helt enkelt systemet till ett där komponenterna beskrivs som en funktion av vinkelfrekvensen s. Sedan kan man räkna på som vanligt med Ohms och Kirchoffs lagar.

Tricket är att det är apenkelt ett transformera ett system. Man kan härleda definitionerna men det finns färdigt och det blir väldigt enkelt.

Man byter bara ut t mot s :wink:
De olika komponenterna skriver man som
Kondensator : 1/sC
Spole: sL
Resistor: R (denna varierar ju inte med tiden).

Voila!
Ett sådant system som IÖ och Svante beskriver kan man ju skriva som att utspänningen (spänningen över högtalareelementet) beror på insignalen (det som kommer ur förstärkaren). Delningsfiltret är ju då allt som ligger emellan dessa.

Uut(t)=h(t)*Uin(t)

Dvs utspänningen beror på inspänningen multiplicerat med en stor grunka i mitten. Denna grunka är i det praktiska fallet delningsfiltret beskrivet hur det varierar över tiden. Nu Laplace-transformerar vi det (kom ihåg byt ut "t" mot "s").
Uut(s)=H(s)*Uin(s)

Den där funktionen i mitten H(s) som beskriver hur utsignalen överförs från insignalen heter just det "överföringsfunktion".

Det är ju den man vill designa och förstå!

Det visar sig att om man beskriver systemet på detta sätt så blir det väldigt väldigt mycket lättare att analysera hur det beteer sig.


Lästips:
http://en.wikibooks.org/wiki/Circuit_Th ... _Transform
http://www.syscompdesign.com/AppNotes/l ... okbook.pdf

Användarvisningsbild
Svante
Audiot!
 
Inlägg: 37552
Blev medlem: 2004-03-03
Ort: oakustisk

Inläggav Svante » 2012-11-03 12:04

Ska vi berätta vad talet j är också, för den som inte vet?

Det är ett märkligt tal, som på sätt och vis inte finns. Fast det är som vi har sett ganska trevligt att använda ändå.

Det börjar med att man vill ta roten ur tal. Man frågar sig "Vilket tal gånger sig själv blir det här?". Så roten ur 4 är 2 eftersom 2*2=4, roten ur 9 är 3 eftersom 3*3=9, roten ur 100 är 10. Och roten ur 1 är 1

Men var är roten ur -1? Det är inte -1 eftersom (-1)*(-1)=1. Med vanlig matte (med reella tal) så går det inte att ta roten ur -1. För att ändå kunna räkna vidare definierar man ett tal j som är roten ur -1, trots att det inte finns. Det får den märkliga egenskapen att j²=-1, i övrigt kan man räkna med det som vilken konstant som helst.

...och när man gör så öppnar sig en helt ny värld inom matematiken, och en av frukterna är jw-metoden. Talet j löser en hel del problem i matematiken som knappast skulle gå att behandla annars, tex linjära differentialekvationer med sinuslösningar, tex sådana som blir när en sträng klingar av. Pling!
Så länge har jag längat efter att loudness war skulle vara över. Nu börjar jag tro att vi faktiskt är där. Kruxet är att vi förlorade.

Användarvisningsbild
PappaBas
Välrakad
 
Inlägg: 2515
Blev medlem: 2011-07-25
Ort: Malmö

Inläggav PappaBas » 2012-11-03 12:21

Så ett par ord om denna överföringsfunktion då dvs vårt filter.

Den brukar skrivas om som H(s)=Z(s) / P(s)

dvs man försöker skriva om den på det sättet. Det som står över bråkstrecket (Z) kallas systemets "Nollor" och det som står under (P) kallas systemets "Poler".

De kommer att beskriva hur systemet beteer sig. Det är det som man hör många svänga sig med "systemet har en pol där" eller att man pratar om "polpar" osv.

Om man tittar på överföringsfunktionen H(s) och varierar s (dvs frekvensen) så ser man att överföringsfunktionen går mot noll då Z går mot noll.
Man ser också att det skenar iväg mot oändligheten när P går mot noll.

Därav namnen.

Detta bara en invikning för att förklara jargongen lite :)

Detta är egentligen inte så krångligt men det underlättar när man skall förstå härledningar av filters beteenden.
http://en.wikipedia.org/wiki/Pole%E2%80%93zero_plot

Användarvisningsbild
IngOehman
 
Inlägg: 48470
Blev medlem: 2003-09-28
Ort: K-PAX via Tellus

Inläggav IngOehman » 2012-11-03 12:53

Jag brukar tänka mig att man spänt en jättelik tältduk av gummi över
pol/nollställe-diagrammet. Ett nollställe är en tältpinne som trycker ned
duken och en pol lyfter den.

Om man sedan rör sig längs frekvens(jw)-axeln och tittar på hur snittet
i tältduken ser ut, så ser man - tonkurvan!

Att den ser likadan ut för positiva och negativa värden av s är inte så
konstigt, eftersom det är positiva och negativa frekvenser. Och vad är
en negativ frekvens om inte en frekvens! ;)

Perioder per sekund blir ju samma sak vare sig man låter tiden gå fram-
eller baklänges.

Riktigt sant är det jag just sa inte, men det får duga för nu. 8)


Vh, iö
Senast redigerad av IngOehman 2012-11-05 08:53, redigerad totalt 1 gång.
Fd psykoakustikforskare & ordf LTS. Nu akustiker m specialiteten
studiokontrollrum, hemmabiosar & musiklyssnrum. Även Ch. R&D
åt Carlsson och Guru, konsult åt andra + hobbyhögtalartillv (Ino).

Användarvisningsbild
Jocke
 
Inlägg: 6762
Blev medlem: 2005-09-21

Inläggav Jocke » 2012-11-03 13:07

IngOehman skrev:Över en timme faktiskt. Men att på det här viset pladdra fram sina egna
tankar är ju ändå väldigt mycket lättare än att fundera på något (och sen
skriva om det) som man inte sett klart för sig utan och innan i över 40 år.

En intressant sak jag märkt är dock att sådan här saker oftast är väldigt
mycket enklare att förmedla live, på föreläsningar med tillgång till en tavla
att rita på.

Många kommer lätt av sig, har jag märkt, när de behöver båda tänka och
läsa. Det är kanske lättare att tänka och lyssna? Då kan man liksom låna
någon annans initiativ som motor. Inte vet jag. Men jag har många gånger
stött på att folk som jag vet läst sådant jag skrivit, ändå inte förstår förr-
än man berättar samma sak "live". Så kanske är föreläsningsformen, i varje
fall för vissa, ändå att föredra?


Vh, iö


Har ni kunniga ingen webcam? :wink: TED-talks har ju fått stor uppmärksamhet och blivit otroligt populära!^^

Tycker din beskrivning håller en nivå där jag kan hänga med. Liksom de flesta här är jag inte tekniker eller matematiker men varit intresserad sedan 70-talet. Då fick jag leta i R&T som då och då publicerade artiklar om högtalarteknik. Kamrater som studerade teknik hittade ibland artiklar av Thiele, Small, Keele m fl som de kopierade åt mig. Med datorer och internet har det blivit otroligt mycket enklare att hitta och bearbeta data men som flera anfört - man kan förledas att använda för enkla metoder...

Ska läsa igen och försöka sätta mig in i Svantes utveckling... så får vi se om jag vill lära mig detta!^^

Användarvisningsbild
PappaBas
Välrakad
 
Inlägg: 2515
Blev medlem: 2011-07-25
Ort: Malmö

Inläggav PappaBas » 2012-11-03 14:02

Väldigt bra liknelse IÖ!

Så att kontruera filter handlar om att placera ut dessa "tältpinnar" så att de lyfter upp resp trycker ner duken på strategiska ställen så tonkurvan blir bra.

Man kan tänka sig en signal som en kula som skall rullar över gummimattan.
Hur snabbt en kula rullar över beror ju på hur det lutar.
Ibland är det uppförsbacke (mot en pol) eller så lutar det nerför ( i närheten av ett nollställe).
Denna variation i tiden kallas fas. Det beskriver hur en signal är fördröjd relaterat till en annan i tiden. I vårt fall är det hur signalen ut relaterar till signalen in.
De kan vara i fas med varandra eller så kan den ligga före eller efter.
I ett filter med poler och nollställen varierar fördröjningen med frekvens. Dvs en signal kan vara olika fördröjd för olika frekvenser.
Böjer man till tältduken så att den går upp på vissa ställen och ner på andra kommer det att påverka hur snabbt olika frekvenser tar sig igenom.
Man kan titta på filtret där man i en graf ser på hur amplituden varierar med frekvensen och i en annan ser hur fasen varierar med frekvensen. Båda dessa i förhållande till insignalen. Detta kallas ett Bode diagram.

I lspcad kan man se på Crossover magnitude and phase.

Användarvisningsbild
PappaBas
Välrakad
 
Inlägg: 2515
Blev medlem: 2011-07-25
Ort: Malmö

Inläggav PappaBas » 2012-11-03 14:25

Elementet ser insignalen genom delningsfiltret. Dock är detta inte desamma som det ljud som kommer ur själva elementet. Det kan inte överföra den elektriska signalen det ser till ljud helt "felfritt" utan har sin egen funktion för hur den omvandlar en insignal till en utsignal.
Den kan på samma sätt liknas vid ett delningsfilter med en överföringsfunktion från spänning till akustisk effekt.
Hur denna funktion ser ut beror på dels elementet i sig men även den fysiska miljö det arbetar i ( det kanske måste arbeta mot en massa seg luft monterat i en sluten låda eller kanske hänger det fritt i en öppen baffel). Ett sätt att beskriva detta beteende är via T/S-parametrar ( observera att dessa enbart gäller statiskt i den situation elementet var mätt i och kanske är helt annorlunda i en konstruktion).

Impedanskurvan är ett annat sätt att se på hur elementet beteer sig. Det är egentligen en Bodeplot där man ser hur amplituden och fasen varierar för elementet.
I impedanskurvan har man dock bakat ihop förändringen i amplitud och fas till en storhet (egentligen en variant av medelvärdesbildning) och man missar egentligen en massa information på det sättet. Men mycket kan läsas ut ändå :) Samma sak här, impedanskurvan i databladet gäller enbart för när det mättes och inte hur det beteer sig i en konstruktion.

Filterkonstruktion handlar således om att dimensionera filtret så hela kedjan från insignal till det ljud som kommer ur elementet beteer sig på ett önskvärt sett både tonkurvmässigt och fasmässigt. De måste optimeras som en enhet och därför måste det mätas under konstruktionsarbetet för att förstå hur elementet beteer sig i konstruktionen (detta beteende kan vara rätt skilt från databladet). Ett filter kan inte konstrueras i isolation från sin omvärld. Simulering är en jättehjälp men mätning är essentiell.

Det jag skriver är för att etablera en slags bas att stå på och hoppas det är till någon hjälp även om det säkert är väldigt välkännt för många :) Är det för rörigt/felaktigt eller är det till någon hjälp? Jag vet att Svante och IÖ mfl kan det här otroligt mycket bättre än jag. Men ville bara hjälpa till från min "gräsrotsnivå" mycket eftersom jag ofta ser frågor som varför man inte kan ta ett filter från en bok, scanna av en tonkurva från ett datablad, simulera och tro att det är en korrekt beskrivning av systemets beteende.

FöregåendeNästa

Återgå till Teknikforum


Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Google [Bot] och 22 gäster